异重流原理快速制取分层水体模拟研究

徐鑫哲，王海波

(1.盘锦职业技术学院，辽宁 盘锦 124010；2.盘锦宁泰能源科技有限公司，辽宁 盘锦 124010)

内波实验水槽是内波研究的重要手段之一，具有密度稳定的分层流体是内波产生的必要条件之一。目前，内波水槽密度层化流体多采用食盐水溶液。食盐价格低廉，易溶于水，扩散缓慢，无毒，在内波试验中广为应用[1-2]。由于分层流体水槽相比表面波水槽要复杂很多，不同密度流体注入水槽过程中容易掺混，所以要配制出稳定的分层流体需要采用特定方法，注入速度缓慢，消耗很多时间和人力，也使实验研究效率很低。寻求一种能够快速制取高质量稳定分层流体的方法是人们迫切需要的。

从异重流运动原理出发，提出了一种快速制取分层水体的方法，通过数值模拟证明，该方法是可行的。

1 异重流运动理论

异重流也称密度流或浮力流，是自然界一种普遍现象。当两种或两种以上密度相差不大、可以相混的流体相互接触时，由于密度差异[3]，在交界面上发生相对运动，密度大的流体会潜入密度小的流体底部并继续向前运动，在运动过程中不会出现整体性的掺混现象，这种流动就叫做异重流[4]。

提出分层水体制取方法，应用典型的开闸式异重流原理。在水槽中部设置一竖直隔板，将整个水槽分为左、右两部分，挡板两边分别盛放淡水和盐水，当突然抽走隔板时，盐水会从底部潜入淡水一侧，异重流现象就发生了。经过一段时间以后，盐水占据水槽底部，淡水浮于盐水之上并达到稳定，分层水体制作完成。……